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结构生物化学/核酸/RNA/RNA依赖性RNA聚合酶

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RNA依赖性RNA聚合酶是一种催化从RNA模板复制RNA的酶。通常,典型的RNA聚合酶是众所周知的,它们催化从DNA模板转录成熟RNA。

病毒中最著名的RdRP是脊髓灰质炎病毒3Dpol。该病毒由RNA组成,通过受体介导的内吞作用进入细胞。RNA能够作为互补RNA合成的模板。RNA的互补链能够充当模板,以产生新的病毒基因组,这些基因组被包装并准备从细胞裂解转移到其他细胞以进行更多感染。这种复制方法没有DNA;因此复制速度很快。但是,缺点是没有“备份”DNA副本。

有几种真核生物具有RdRP,而RdRP参与RNA干扰;它们扩增微RNA和小时间RNA。此外,它们利用小干扰RNA作为引物从使用中产生双链RNA。RdRP用于防御机制,但可以被RNA病毒利用以利于自身。

脊髓灰质炎病毒

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脊髓灰质炎病毒的首次相互作用是与宿主细胞;它由两种材料组成:与特定细胞表面蛋白结合,以及脊髓灰质炎病毒受体(PVR)。PVR是一种细胞表面唾液酸化的糖蛋白,是免疫球蛋白超家族的成员(是蛋白质结构中作为Ig结构域的环)。因此,PVR具有三个位于细胞外部的Ig环。这些环从细胞表面的最远端开始。在环1中,脊髓灰质炎病毒与其受体结合,该受体分子结合在病毒颗粒上。

脊髓灰质炎病毒基因组由编码范围为2100-2400个氨基酸的多聚蛋白的正链单链RNA组成。基因组的两端都被修饰;在5'端通过共价连接的基本蛋白VPg修饰,该蛋白包含23个氨基酸,在3'端通过聚腺苷酸化修饰。在一系列裂解中,病毒蛋白酶自身裂解并分解多聚蛋白,生成参与复制和包装的10种独立的基因产物。

病毒蛋白酶2A裂解帽结合复合物的p220亚基;因此,它们使宿主细胞的mRNA对核糖体无法识别。2A蛋白酶废除了大多数宿主细胞自身的蛋白质合成。病毒mRNA依赖于包含内部核糖体进入位点的5'UTR;作为核糖体亚基的核糖体对接位点。

文件:RDR脊髓灰质炎.jpg
脊髓灰质炎中RDR的结构

复制完全发生在细胞质中。此外,它们作为蛋白质合成的模板,正链基因组被用作合成负链的模板。另一方面,宿主细胞缺乏复制RNA的必要条件。脊髓灰质炎病毒使用病毒RNA依赖性RNA聚合酶来产生极性相反的RNA分子。病毒蛋白VPg共价连接到尿苷,用作引物。第一轮复制产生一个单一的反义分子。反义模板用于产生原始基因组的副本,然后将它们包装成病毒衣壳,然后释放。

该病毒已翻译成自己的RNA,因此它产生必要的蛋白质,并且病毒基因组被复制。然而,病毒需要将新合成的RNA分子包装在衣壳内,并且必须需要包装的RNA才能使病毒完成。衣壳蛋白自组装成一个不成熟的衣壳,该衣壳具有蛋白质结构,但病毒的最终形式尚未完成裂解。成熟的脊髓灰质炎病毒衣壳具有二十面体对称性,并且具有60个病毒衣壳蛋白的副本,这些副本是VP1、VP2、VP3和VP4。病毒RNA进入不完整的衣壳,并在病毒蛋白酶进行最终裂解时被固定在内部。一旦基因组被包装成成熟的病毒颗粒,病毒颗粒就会等待细胞裂解以释放。单个感染细胞可以释放多达100,000个病毒颗粒。

衣壳发生构象变化,因为病毒与受体结合。VP4是一种内部衣壳蛋白,从衣壳上分离。衣壳膨胀,脊髓灰质炎病毒基因组易于降解。当VP1释放时,基因组被释放到细胞的细胞质中。病毒进入策略非常低效;只有1%的病毒启动感染。

http://www.brown.edu/Courses/Bio_160/Projects2000/Polio/PoliovirusLifeCycle.htm

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